1、 Гидроэнергия өндіруге шолу
Су электр энергиясын өндіру – бұл табиғи өзендердің су энергиясын адамдардың пайдалануы үшін электр энергиясына айналдыру. Электр станциялары пайдаланатын энергия көздері әртүрлі, мысалы, күн энергиясы, өзендердің су қуаты және ауа ағыны арқылы пайда болатын жел энергиясы. Гидроэнергияны пайдалана отырып, су электр энергиясын өндіру құны арзан, ал су электр станцияларының құрылысын суды үнемдеу жөніндегі басқа кәсіпорындармен де біріктіруге болады. Қытай су ресурстарына бай және тамаша жағдайлары бар. Гидроэнергетика халық шаруашылығы құрылысында маңызды рөл атқарады.
Өзеннің жоғарғы ағысындағы су деңгейі оның төменгі ағысындағы су деңгейінен жоғары. Өзеннің су деңгейінің айырмашылығына байланысты су энергиясы өндіріледі. Бұл энергия потенциалдық энергия немесе потенциалдық энергия деп аталады. Өзен су бетінің биіктігі арасындағы айырмашылық су деңгейінің айырмашылығы немесе бас деп те аталады. Бұл құлдырау гидравликалық қуат үшін негізгі шарт болып табылады. Сонымен қатар, су қуатының мөлшері өзендегі су ағынының мөлшеріне де байланысты, бұл тамшы сияқты маңызды тағы бір негізгі шарт. Гидравликалық қуат көлеміне құлдырау да, разряд та тікелей әсер етеді; Судың түсуі неғұрлым көп болса, гидравликалық қуат соғұрлым көп болады; Егер тамшы мен су көлемі салыстырмалы түрде аз болса, су электр станциясының өнімділігі аз болады.
Төмендеу әдетте метрмен көрсетіледі. Су бетінің градиенті – тамшы мен қашықтықтың қатынасы, ол тамшы концентрациясының дәрежесін көрсете алады. Егер құлдырау салыстырмалы түрде шоғырланған болса, су қуатын пайдалану ыңғайлы болады. Су электр станциясы пайдаланатын құлдырау – гидротурбина арқылы өткеннен кейін су электр станциясының жоғарғы су беті мен төменгі ағын су беті арасындағы айырмашылық.
Ағын - секундына текше метрмен көрсетілген уақыт бірлігінде өзен арқылы ағып жатқан судың мөлшері. Текше метр су бір тоннаны құрайды. Өзеннің ағысы кез келген уақытта және кез келген жерде өзгеріп отырады, сондықтан ағын туралы айтқанда, оның ағып жатқан нақты жерінің уақытын түсіндіру керек. Уақыт өте келе ағын айтарлықтай өзгереді. Жалпы, Қытайдағы өзендер жазда, күзде және жаңбырлы маусымда үлкен ағынға ие, бірақ қыста және көктемде аз ағынды. Ағын ай сайын өзгеріп отырады, ал су көлемі жылдан жылға өзгеріп отырады. Жалпы өзендердің ағысы жоғары ағыста салыстырмалы түрде аз; Өзендер түйіскен сайын төменгі ағыс біртіндеп артады. Сондықтан жоғары ағыстың түсуі шоғырланғанымен, ағыны аз; Төменгі ағын үлкен болғанымен, тамшы салыстырмалы түрде дисперсті. Сондықтан, көбінесе өзеннің орта ағысында су қуатын пайдалану ең үнемді болып табылады.
Су электр станциясы пайдаланатын құлдырау мен шығынды біле отырып, оның өнімділігін келесі формуламен есептеуге болады:
N= GQH
Формуладағы N – шығыс, бірлік: кВт, қуат деп те аталады;
Q — шығын, секундына текше метрмен;
H — тамшы, метрмен;
G=9,8, ауырлық күшінің үдеуі, Ньютон/кг
Теориялық қуат жоғарыда келтірілген формула бойынша есептеледі және шығын шегерілмейді. Шын мәнінде, гидроэнергияны өндіру процесінде су турбиналары, трансмиссиялық жабдықтар, генераторлар және т.б. энергияның сөзсіз жоғалуы болады. Сондықтан теориялық қуатты дисконттау керек, яғни біз пайдалана алатын нақты қуатты тиімділік коэффициентіне көбейту керек (таңба: K).
Су электр станциясындағы генератордың жобаланған қуаты номиналды қуат деп аталады, ал нақты қуат нақты қуат деп аталады. Энергияны түрлендіру процесінде энергияның біршама жоғалуы сөзсіз. Гидроэнергияны өндіру процесінде негізінен гидравликалық турбиналар мен генераторлардың (соның ішінде құбырлардың ысыраптары) жоғалуы байқалады. Ауылдық шағын су электр станцияларында әртүрлі ысыраптар жалпы теориялық қуаттың 40~50% құрайды, сондықтан су электр станцияларының өнімі теориялық қуаттың 50~60% ғана пайдалана алады, яғни ПӘК шамамен 0,5~0,60 (оның ішінде турбиналық ПӘК 0,70~0,85, генератордың ПӘК 0,70~0,85, генератордың және құбырдың ПӘК-і 5~0.). 0,80~0,85). Сондықтан су электр станциясының нақты қуатын (шығынын) келесідей есептеуге болады:
К – су электр станциясының ПӘК, (0,5~0,6) шағын су электр станциясын дөрекі есептеу үшін қабылданған; Жоғарыда келтірілген формуланы келесідей жеңілдетуге болады:
N=(0,5～ 0,6) QHG нақты қуат=тиімділік × ағын × Құлау × тоғыз нүкте сегіз
Гидроэнергияны пайдалану суды су турбинасы деп аталатын техниканың бір түрін жүргізу үшін пайдалану болып табылады. Мысалы, Қытайдағы ежелгі су дөңгелегі өте қарапайым су турбинасы. Қазіргі уақытта қолданылатын әртүрлі гидравликалық турбиналар әртүрлі нақты гидравликалық жағдайларға бейімделген, осылайша олар тиімдірек айнала алады және су энергиясын механикалық энергияға айналдыра алады. Генератордың роторын су турбинасымен бірге айналдыру үшін су турбинасына басқа машина генератор қосылады, содан кейін электр энергиясын өндіруге болады. Генераторды екі бөлікке бөлуге болады: гидравликалық турбинамен бірге айналатын бөлік және генератордың қозғалмайтын бөлігі. Гидравликалық турбинамен бірге айналатын бөлік генератордың роторы деп аталады және ротордың айналасында көптеген магниттік полюстер бар; Ротордың айналасындағы шеңбер генератордың статоры деп аталатын генератордың қозғалмайтын бөлігі болып табылады. Статор көптеген мыс катушкалармен оралған. Ротордың көптеген магниттік полюстері статор мыс катушкасының ортасында айналғанда, мыс сымда ток пайда болады, ал генератор механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіруге арналған.
Электр станциясы өндіретін электр энергиясы әртүрлі электр жабдықтарынан механикалық энергияға (мотор немесе қозғалтқыш), жарық энергиясына (электр шамы), жылу энергиясына (электр пешіне) және т.б.
2、 Су электр станциясының құрамы
Су электр станциясы гидротехникалық құрылыстардан, механикалық жабдықтардан және электр жабдықтарынан тұрады.
（1） Гидротехникалық құрылыстар
Оған бөгет (бөгет), су алу қақпасы, арна (немесе туннель), төбешік (немесе реттеуші резервуар), пенсток, электр станциясы және құйрық тұғыры және т.б.
Өзенді бөгеу, су бетін көтеру және су қоймасын қалыптастыру үшін өзенге бөгет (бөгет) салу. Осылайша су қоймасының су бетінен бөгет астындағы (бөгет) өзеннің су бетіне дейін шоғырланған тамшы пайда болады, содан кейін су құбырлары немесе туннельдер арқылы гидроэлектр станциясына су жіберіледі. Тік өзен арнасында бұру арналарын пайдалану да тамшыны құра алады. Мысалы, табиғи өзеннің тамшысы километріне 10 метрді құрайды. Егер өзеннің осы учаскесінің жоғарғы шетінен суды енгізу үшін арна ашылатын болса, онда арна өзен бойымен қазылып, арнаның градиенті тегіс болады. Арнадағы құлдырау километріне 1 метр ғана болса, табиғи өзенде 5 шақырым жүргеннен кейін су 50 метрге дейін төмендесе, су арнада 5 шақырым, ал су 5 метр ғана төмендейді. Бұл уақытта арнадағы су су құбырларымен немесе туннельдермен өзен арқылы қайтадан электр станциясына жіберіледі және электр энергиясын өндіру үшін пайдалануға болатын 45 м шоғырланған тамшы бар.
Концентрленген тамшыны қалыптастыру үшін бұру арналарын, туннельдерді немесе су құбырларын (мысалы, пластикалық құбырлар, болат құбырлар, бетон құбырлар және т.б.) пайдаланатын су электр станциясы су электр станцияларының типтік схемасы болып табылатын диверсиялық арналы типтегі су электр станциясы деп аталады.
（2） Механикалық және электр жабдықтары
Жоғарыда аталған гидротехникалық жұмыстардан басқа су электр станциясына (арна, канал, төбе, тостаған және электр станциясы) келесі жабдықтар қажет:
(1) Механикалық жабдық
Гидравликалық турбиналар, реттегіштер, ысырма клапандары, трансмиссиялық жабдық және электр энергиясын өндірмейтін жабдық бар.
(2) Электр жабдықтары
Мұнда генераторлар, таратушы басқару пульттері, трансформаторлар, электр беру желілері және т.б.
Дегенмен, шағын су электр станцияларының барлығында жоғарыда аталған гидротехникалық құрылыстар мен механикалық және электр жабдықтары жоқ. Егер су басы 6 метрден аз төмен су электр станциясы әдетте бұру арнасы мен ашық каналды бұру камерасын қабылдаса, онда төбешік пен қоршау болмайды. Шағын электрмен жабдықтау диапазоны және қысқа беру қашықтығы бар электр станциясы трансформаторсыз тікелей беруді қабылдайды. Су қоймалары бар су электр станцияларына бөгет салудың қажеті жоқ. Терең су құятын жер қабылданады, ал бөгеттің ішкі құбыры (немесе туннель) мен төгілмелі бөгет, су алу қақпасы, арна және алдыңғы бұғаз сияқты гидротехникалық құрылыстарды пайдалану талап етілмейді.
Су электр стансасын салу үшін алдымен мұқият зерттеу және жобалау жұмыстары жүргізілуі керек. Жобалауда үш жобалау кезеңі бар: алдын ала жобалау, техникалық жобалау және құрылыс бөлшектері. Жобалауда жақсы жұмыс істеу үшін біз алдымен мұқият зерттеу жұмыстарын жүргізуіміз керек, яғни жергілікті табиғи-экономикалық жағдайларды — яғни жер бедерін, геологиясын, гидрологиясын, капиталын және т.б. толық түсінуіміз керек. Жобаның дұрыстығы мен сенімділігіне тек осы шарттарды меңгергеннен кейін және оларды талдағаннан кейін кепілдік беруге болады.
Шағын су электр станцияларының құрамдас бөліктері әртүрлі типтегі су электр станцияларына сәйкес әртүрлі нысандарда болады.
3, Топографиялық түсіру
Топографиялық түсірудің сапасы жобаның орналасуына және мөлшерлерді бағалауға үлкен әсер етеді.
Геологиялық барлау (геологиялық жағдайларды түсіну) бассейннің геологиясы мен өзен жағасының геологиясы бойынша жалпы түсінік пен зерттеулерді ғана емес, сонымен қатар электр станциясының қауіпсіздігіне тікелей әсер ететін машина бөлмесінің іргетасының беріктігін түсінуді де талап етеді. Белгілі бір су қоймасы бар тосқауыл жойылғаннан кейін ол су электр стансасының өзіне ғана зиян келтіріп қоймайды, сонымен қатар төменгі ағыстағы адамдар мен мүліктің үлкен шығынына әкеледі. Сондықтан, геологиялық іріктеу негізінен бірінші орынға қойылады.
4, Гидрометрия
Су электр станциялары үшін ең маңызды гидрологиялық деректер өзен суының деңгейі, ағыны, шөгінділердің концентрациясы, көктайғақ, метеорологиялық деректер және су тасқынын зерттеу деректері болып табылады. Өзен ағынының мөлшері су электр станциясының су төгетін жерінің сызбасына әсер етеді, ал су тасқынының ауырлығы жеткіліксіз бағаланады, бұл бөгеттің бұзылуына әкеледі; Өзенмен тасымалданатын шөгінділер ең нашар жағдайда су қоймасын тез толтыруы мүмкін. Мысалы, арнаға түсетін ағын каналдың лайлануын тудырады, ал ірі шөгінді гидравликалық турбина арқылы өтіп, гидравликалық турбинаның тозуына әкеледі. Сондықтан су электр станцияларын салуда гидрологиялық мәліметтер жеткілікті болуы керек.
Сондықтан су электр стансасын салу туралы шешім қабылдамас бұрын, электрмен жабдықтау аймағындағы экономиканың даму бағыты мен болашақта электр энергиясына деген сұранысты зерттеп, зерделеу қажет. Сонымен бірге даму аймағындағы басқа қуат көздерінің жағдайын бағалаңыз. Жоғарыда аталған шарттарды зерттеп, сараптап болған соң ғана су электр станциясын салу қажет пе, құрылыс ауқымы қаншалықты болуы керек деген мәселені шеше аламыз.
Жалпы алғанда, гидроэнергетикалық зерттеудің мақсаты су электр станцияларын жобалау және салу үшін қажетті нақты және сенімді негізгі мәліметтерді беру болып табылады.
5、 Таңдалған станция учаскесінің жалпы шарттары
Станция орнын таңдаудың жалпы шарттарын келесі төрт аспектіде сипаттауға болады:
（1） Таңдалған станция учаскесі су энергиясын барынша үнемді пайдалануға және шығындарды үнемдеу принципіне сәйкес келуі керек, яғни электр станциясы аяқталғаннан кейін ең аз шығын жұмсалады және максималды қуат өндіріледі. Жалпы, оны электр қуатын өндіруден және станция құрылысына салынған инвестициядан түсетін жылдық кірісті бағалау арқылы, инвестицияланған капиталды қанша уақытқа қайтаруға болатынын көру арқылы өлшеуге болады. Дегенмен, әртүрлі гидрологиялық және топографиялық жағдайларға және қуатқа әртүрлі сұраныстарға байланысты шығындар мен инвестиция белгілі бір мәндермен шектелмеуі керек.
（2） Таңдалған станса учаскесі жоғары топографиялық, геологиялық және гидрологиялық жағдайларға ие болуы керек және жобалау мен құрылыста мүмкін болуы керек. Шағын су электр станцияларын салу құрылыс материалдары бойынша мүмкіндігінше «жергілікті материалдар» қағидатына сәйкес болуы керек.
（3） Таңдалған станса алаңы электрмен жабдықтау және өңдеу аймағына мүмкіндігінше жақын болуы керек, бұл тасымалдау жабдығына инвестиция мен қуат жоғалтуды азайтуға мүмкіндік береді.
（4） Станция орнын таңдау кезінде мүмкіндігінше қолданыстағы гидротехникалық құрылыстарды пайдалану керек. Мысалы, су тамшысын суару арналарында су электр станцияларын салуға пайдалануға болады немесе суару ағынын пайдаланып электр энергиясын өндіру үшін суармалы су қоймаларының жанынан су электр станцияларын салуға болады және т.б. Бұл су электр станциялары су бар кезде электр энергиясын өндіру принципіне сәйкес келетіндіктен, олардың экономикалық мәні айқынырақ.
Хабарлама уақыты: 25 қазан 2022 ж
